第二章 数据库设计

生产
m
成品
供应商 m 供应 n 原材料 数量 2
数量 1
全局E-R图
5.从仓储的角度，根据（4）和（5）画出仓库与各实体之间的联系，最 终得到工厂物流管理系统的E-R图 6.实体联系中有多个数量属性，分别用数量1，数量2…以区分
部门 1 从属 m 雇员 m
1
生产
m
成品 n 数量 4
供应商 m 供应 数量 5 n 原材料 数量 2
1 出版社 出版 m 图书
社代码 社代码 社名 地址 … 书号 书名 作者
…
图书出版E-R图问题思考（1）
1、怎么标识书号（选取关键字）？ 为了管理方便，国际上规定：全世界的每本书都应该有唯一的编 号，这个号码叫做ISBN号，俗称书号。ISBN号码又分为几个子域， 每个域的代码表示不同的含义。例如，某本书的书号是7-30206610-8，它有四个子域，域之间用-分隔。第一个子域7代表中 国大陆出版的图书；第二个子域为出版社的代码，如302代表清 华大学出版社；后面两个子域是出版社的内部分类编号，不同的 出版社可以自己规定，各不相同，从而保证了图书书号的全球唯 一性。因此，用ISBN书号作为图书的唯一标识似乎是非常合理的。 但是，有些出版社用一个书号出版多本图书，有些书或者资料根 本没有书号。虽然这么做并不正规，甚至是违法的，但这种现象 毕竟是客观存在的。所以，在设计实际数据库系统的时候，一般 不能以ISBN书号唯一标识图书实体，而应该自己定义唯一标识图 书实体的属性。 在现实世界中，类似这样的问题有很多，通常需要为实体集定义 额外的关键字段。
糟糕的数据库设计：
数据冗余、存储空间浪费 内存空间浪费 数据更新和插入的异常
数据冗余
数据冗余：指数据重复的现象
编号 姓名 1
2
年龄 33
27
民族 汉族
汉族
部门 人事管理部
人事管理部
部门位置
王涛
李梅
行政楼301
行政楼301
存在冗余
编号 1
姓名 王涛
2
民族编 1 码 2 民族 汉族 回族
李梅
年龄 33 27 部门编码 1 2
系编号
系名
主任与系之间的一对一的联系
一对多（1：m）的联系
一对多（1：m）的联系
例： 在某仓库管理系统中，有 两个实体集：仓库和商品。 仓库用来存放商品，且规定 一类商品只能存放在一个仓 库中，一个仓库可以存放多 件商品。 仓库和商品的属性分别如下： 仓库——仓库号，地点，面积 商品——商品号，商品名，价 格 仓库号 地点 面积
性别
出生时间 总学分 备注
课程号 课程名
类别
课程
学分 学时
开课学期
学生和课程实体集属性描述
概念结构设计
概念结构设计- E-R图方法
实体关系图：简记E-R图，是指以实体、关系、属性三个基本概念 概括数据的基本结构，从而描述静态数据结构的概念模式。 实体型(Entity)：具有相同的特征和性质的集合体，用实体名及 其属性名来抽象和刻画同类实体;在E-R图中用矩形表示，矩形框 内写明实体名；比如学生张三、学生李四都是实体 属性(Attribute)：实体所具有的某一特性，一个实体可由若干个 属性来刻画。在E-R图中用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的 实体连接起来；比如学生的姓名、学号、性别、都是属性。 联系(Relationship)： 数据对象彼此之间相互连接的方式称为联 系，也称为关系。
海淀龙王庙鬼楼
中关村大街3-201
AC043 AC011
AC041 AC012 AC011
不同的地址!
海淀龙王庙树林 海淀龙王庙树林 中关村大街2-101
存在不正确、不准确的数据，数据库“失去了完整性”
设计数据库关系模型
现实世界 信息世界 数据库世界
建模
模型转换
数 据 库
规范化
数 据 库
事物类
实体集 实体 属性
提取 n 数量 3
数量 1 m 仓库 p
存放
存放
q
E-R图设计中常见问题分析
【例2.3】 画出出版社和图书的E-R图。 1.实体与联系分析：一个出版社可以出版多本图书，一本图书只能 由一个出版社出版，出版社和图书之间就是一对多的关系。 2.属性与主码：出版社实体有社名、地址、邮编、网址、联系电话 等属性。为了建立出版社与图书实体一对多的联系，还应该有一个出 版社代码来唯一标识出版社； 图书实体有出版社、书名、作者、价格等属性。为了唯一标识图 书，还应设置书号属性。 根据以上分析，画出出版社与图书的E-R图如下：
复杂E-R图设计实例
【例2.2】 工厂物流管理中的涉及雇员、部门、供应商、原材料、成品 和仓库等实体，并且存在以下关联： （1）一个雇员只能在一个部门工作，一个部门可以有多个雇员。 （2）每一个部门可以生产多种成品，但一种成品只能由一个部门生产。 （3）一个供应商可以供应多种原材料，一种原材料也可以由多个供应 商供货。 （4）购买的原材料放在仓库中，成品也放在仓库中。一个仓库可以存 放多种产品，一种产品也可以存放在不同的仓库中。 （5）各部门从仓库中提取原料，并将成品放在仓库中。一个仓库可以 存放多个部门的产品，一个部门的产品也可以存放在不同的仓库中。 画出简单的工厂物流管理系统E-R模型。
仓库
1
数量
存放 n 商品 商品号 商品名 价格
在存放联系中要反映出存放商 品的数量。
仓库和商品之间一对多的联系
多对多（m:n)联系
多对多（m:n)联系： 假设在某教务管理系统 中，一个教师可以上多 门课，一门课也可以由 多个老师去上。 教师和课程可用以下属 性来描述： 教师——教师号，教师 名，职称 课程——课程号，课程 名，班级 在“讲授”联系中应能 反映出教师的授课质量。
学时
4
2
任务一 设计数据库关系模型
为什么需要设计数据库
数据库设计就是将数据库中的数据对象以及这些数据对象之间关 系进行规划和结构化的过程
修建茅屋需要设计吗？
修建大厦需要设计吗？
结论：当数据库比较复杂时我们需要设计数据库
为什么需要设计数据库
良好的数据库设计
节省数据的存储空间 能够保证数据的完整性 方便进行数据库应用系统的开发
教师号
教师名
教师 m
职称
质量
讲授 n 课程
课程号 课程名 班级
教师和课程之间的多对多联系
E-R图设计实例
【例1.1】 网络图书销售系统处理会员图书销售。简化的业务处理过 程为：网络销售的图书信息包括：图书编号，图书类别，书名，作者， 出版社，出版时间，单价，数量，折扣，封面图片等；用户需要购买 图书必须先注册为会员，提供身份证号，会员姓名，密码，性别，联 系电话，注册时间等信息；系统根据会员的购买订单形成销售信息， 包括订单号，身份证号，图书编号，订购册数，订购时间，是否发货， 是否收货，是否结清。
一对一(1:1)联系
实体间不同联系情况的E-R图表示法 一对一(1:1)联系：
例：某学院有若干个系，每 个系只有一个主任。则主任 和系之间是一对一的关系。 主任和系的属性分别如下： 主任——编号，姓名，年 龄，学历; 系——系编号，系名 主任和系之间是一个管理关 系
编号 姓名 年龄 学历
主任 1 管理 1 系 任职时间
1 出版社 出版 m 图书
出版社 社代码 社名 地址 … 书号 书名 作者
…
图书出版E-R图案例分析
出版社和图书来自百度文库E-R图分析：
（1）出版社和图书的关系：出版社通过出版与图书建立关联。 一个出版社可以出版多本图书，一本图书一般由一个出版社出 版，出版社和图书之间就是一对多的关系。 （2）出版社实体有社名、地址、邮编、网址、联系电话等属性， 为了建立出版社与图书实体一对多的联系，还应该有一个出版 社代码来唯一标识出版社 （3）图书实体有出版社代码、书名、作者、价格等属性。为了唯 一标识图书，还应设置书号属性。
局部E-R图
1、找出工厂物流管理系统实体集：分别是雇员、部门、成品、供应商、 原材料和仓库。 2.从生产的角度，根据（1）和（2）画出雇员、部门和成品三个实体间 的初步联系 3.从供应的角度，根据（3）画出供应商和原材料两个实体间的初步联 系， 4.为是问题简化，实体的属性先不画出。
部门 1 1 从属 m 雇员
关系模型特点
关系模型中基本数据结构是二维数据表，且必须满足相应的要求： （1）表说明的是关系模型中某一特定的方面或部分的对象及其属性 （2）表中的行通常叫做记录或元组，代表具有相同属性的对象中的一个 （3）表中的列通常叫做字段或属性，代表存储对象的共有的属性 （4）数据表之间的关联通过“键”来实现的，键分为主键和外键两种。 （5）表必须符合某些特定条件 ①信息原则：每个单元只能存贮一条数据； ②列有唯一性的名称，贮存在列下的数据必须具有相同数据类型；列 没有顺序；； ③每行数据是唯一的；行没有顺序； ④实体完整性原则，即主键不能为空； ⑤引用完整性原则，即外键不能为空；
网络图书销售数据库E-R图
E-R图设计步骤
对于复杂的系统，E-R图设计通常都应经过以下 两个阶段：
（1）针对每一用户画出该用户信息的局部E—R图，确定 该用户视图的实体、属性和联系。需注意的是：能作为 属性的就不要作为实体，这有利于E—R图的简化。 （2）综合局部E—R图，生成总体E—R图。在综合过程中， 同名实体只能出现一次，还要去掉不必要的联系，以便 消除冗余。一般来说，从总体E—R图必须能导出原来的 所有局部视图，包括实体、属性和联系。
民族编码 1 1 部门 人事管理部 市场营销部
部门编码 1 1
部门位置
行政楼301 行政楼402
为减少数据查找的麻烦，允许数据有一定的冗余
数据完整性
数据完整性：指数据的准确性
编码 11 姓名 阿兰 地址 销售代码
海淀黄庄菜园子
AC091
12 15
姓名 13 14 15
东方求败 张无忌
菜鸟特注 赵可 张无忌
文件 记录 数据项
事物 性质
实体模型
概念模型
数据模型
概念模型:把现实世界转换为信息世界的模型,E-R模型 实施模型:把信息世界转化为数据世界使用的模型,关系模型
实体模型
现实世界客观存在的、可以被描述事物都是“实体”
层次模型
按层次模型组织的数据示例
网状模型
按网状模型组织的数据示例
关系模型
按关系模型组织的数据示例
E-R模型
E-R图的组成要素及其画法
实体名 实体表示
属性名
属性表示
联系名 联系表示
图书ID
图书名
价格
库存量
图书
绘制E-R图
映射基数
X X X X 一对一 客户 X X X X Y Y Y Y X X X X 一对多 Y Y Y Y
1
N
Y Y Y
订单
M
X X X X
N
产品 Y Y Y Y
多对一
多对多
张三 个体 抽 象 实体 共 性 学号 李四 王五 关联 选修 计算机基础 英语 MySQL数据库 个体 抽 象 实体 共 性 课程号
姓名
学生 性别 出生日期 专业名 成绩 选课 课程
课程名
类别 开课学期 学时
总学分
学分
主码（关键字）
专业名 姓名 学号
学生 n 选课 m 成绩
主码：也叫关键字， 实体集中的属性或最 小属性组合的值能唯 一标识其对应实体， 则将该属性或属性组 合称为码。对于每一 个实体集，可指定一 个码为主码。
概念模型
建模：把现实世界转换为信息世界的模型,E-R模型 建模步骤： 收集信息：
与该系统有关人员进行交流、坐谈，充分理解数据库需 要完成的任务
标识对象（实体－Entity）
标识数据库要管理的关键对象或实体
标识每个实体的属性（Attribute） 标识对象之间的关系（Relationship）
建模实例：学生选课系统建模
第二章 数据库设计
项目知识要点与目标
项目知识要点
任务1 设计数据库关系模型 1 数据模型 2 概念模型 3 E-R图的设计 4 数据库关系模型的建立 任务2 数据库设计规范化 1 关系型数据库范式理论 2 数据库规范化实例 3 综合实例 PetStore数据库的设 计 项目实训
知识能力目标
【典型工作任务】 对数据库系统进行分析，建立E-R 图，关系模型 【技能要求】 1 设计数据库关系模型 2 数据库规范化 【知识要求技能训练】 1 掌握数据库设计的相关知识 2 运用E-R图等工具设计数据库 创建“员工管理系统”的数据模型
请画出网络图书销售数据库E-R图。
【例2.1】 E-R图设计步骤
1.确定实体集： 网络图书销售系统中有两个实体集：图书和会员 2.确定实体集属性及主码： （1）实体集会员属性有：身份证号，会员姓名，性别，联系电话，注册时间， 密码。 会员实体集中可用身份证号来唯一标识各会员，所以主码为身份证号。 （2）实体集图书属性有：图书编号，图书类别，书名，作者，出版社，出版时 间，单价，数量，折扣，封面图片。 图书实体集中可用图书编号来唯一标识图书，所以主码为图书编号。 3. 确定实体集之间的联系：图书销售给会员时图书与会员建立关联， 联系 “销售”的属性有：订购册数，订购时间，是否发货，是否收货，是否结清。 为了更方便标识销售记录，可添加订单号作为该联系的主码。 4.确定联系关系： 因为一个会员可以购买多种图书，一种图书可销售各多个会员，所以这是 一种多对多（m:n）的联系。 根据以上分析画出的网络图书销售数据库E-R图